Linux 系统调用与 C 库函数

Question

我对这两个问题有点困惑，所以这是我的问题；

Linux 手册页项目列出了所有这些函数： https://www.kernel.org/doc/man-pages/

以 recvfrom 为例，此函数既作为 Linux 系统调用也作为 C 库函数存在。他们的文档看起来不同，但都可以使用 #include <sys/socket.h> 访问。我不明白他们的区别？

我还认为系统调用是使用十六进制值定义的，可以直接在汇编中实现，它们的列表在这里： https://syscalls.kernelgrok.com/

但是我在上面的 link 中找不到 recvfrom。在这一点上，我对 Linux 系统调用与 C 库函数之间有点困惑！

编辑：为了补充问题，很多功能都在 (3) 但不在 (2) 下，即 clean。这是否意味着这些是由 C 运行时直接完成的，而不依赖于系统调用和底层 OS?

Answer 1

首先，(2)部分列出的函数是函数。它们与(3)节中的函数不同，因为后面总是有一个系统调用。

这些函数通常会做额外的工作，使它们的行为像 POSIX 函数（将返回值转换为 -1 和 errno），或者只是使它们可用（clone 系统调用需要 libc 集成才有用）。有时参数传递给系统调用的方式与函数原型建议的不同，例如，它们可以打包到结构中，指向该结构的指针可以通过寄存器传递。

有时会添加新的系统调用来修复旧系统调用的一些问题。在这种情况下，可以使用新的系统调用透明地实现一个函数（参见 mmap 与 mmap2、sys_select 与 sys_old_select）。

至于recvfrom，与套接字相关的功能由their respective syscalls或遗留sys_socketcall实现。例如 musl 仍然有这个代码：

#ifdef SYS_socket
#define __socketcall(nm,a,b,c,d,e,f) syscall(SYS_##nm, a, b, c, d, e, f)
#define __socketcall_cp(nm,a,b,c,d,e,f) syscall_cp(SYS_##nm, a, b, c, d, e, f)
#else
#define __socketcall(nm,a,b,c,d,e,f) syscall(SYS_socketcall, __SC_##nm, \
    ((long [6]){ (long)a, (long)b, (long)c, (long)d, (long)e, (long)f }))
#define __socketcall_cp(nm,a,b,c,d,e,f) syscall_cp(SYS_socketcall, __SC_##nm, \
    ((long [6]){ (long)a, (long)b, (long)c, (long)d, (long)e, (long)f }))
#endif

如果可用，它会尝试使用适当的系统调用，否则会退回到 socketcall。

Answer 2

exists both under the linux system call

用户space 程序与内核通信的方式是使用syscall 函数。 syscall() 所做的就是将一些数字压入特定的寄存器，然后执行一条特殊的中断指令。在中断上，执行转移到内核，然后内核使用特殊寄存器从用户space读取数据。

每个系统调用都有一个编号和不同的参数。用户 space 程序需要 "find out" 每个系统调用的参数，例如检查文档。

Linux 系统调用只是一个数字，例如 __NR_recvfrom 在 x86-64 架构上等于 231。

C Lib function

C库函数是由C库实现实现的函数。因此，例如 glibc 将 recvfrom 实现为 syscall(__NR_recvfrom, ...) 的简单包装器。这是库为程序员提供访问内核相关函数的 C 接口。所以 C 程序员不需要阅读每个系统调用的文档，也不需要有很好的 C 接口来调用内核。

However I cannot find recvfrom in the above link.

那时候不要使用 link。最多检查 uapi 目录下的内核源代码。

Answer 3

首先要明白C函数和系统调用是完全不同的两个东西.

未包含在 C 库 中的系统调用必须 通过 syscall 函数调用。这种调用的一个例子是 gettid.

要使用 syscall 创建一个 gettid 系统调用包装器，请执行以下操作：

#define _GNU_SOURCE
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t gettid(void)
{
    pid_t tid = (pid_t)syscall(SYS_gettid);
    return tid;
}

这是手册页的注释部分的摘录，其中明确指出此函数未在 C 库中定义：

NOTES
Glibc does not provide a wrapper for this system call; call it using syscall(2).

recvfrom 是一个围绕系统调用的 C 库包装器。
第 (2) 节中的所有内容都是系统调用。第 (3) 节中的所有内容都不是。第 (3) 节中的所有内容（除了一些值得注意的例外，例如 getumask）在 C 库中都有定义。第 (2) 节中的大约一半内容在 C 库中没有定义（或包装器）（POSIX 强制要求的函数除外，以及一些其他扩展，它们都有），如 gettid.

在 C 中调用 recvfrom 时，C 库调用内核来执行系统调用。

syscall函数是将系统调用号放入%eax寄存器的函数，使用int [=21=]x80.

您在 https://syscalls.kernelgrok.com/ is because https://syscalls.kernelgrok.com/ 中看不到 recvfrom 的原因非常非常不完整。

之所以 (3) 中有许多函数在 (2) 中看不到，是因为 (3) 中的许多函数没有系统调用。他们可能依赖也可能不依赖系统调用，他们只是没有支持他们的特定名称的系统调用。

Answer 4

Looking at recvfrom as an example, this function exists both as a Linux system call as well as a C library function.

我找到了 recvfrom 的 2 个页面：

通常，Linux 页面还会说明函数的 Linux 版本与 POSIX 版本有何不同。

They are different from functions in section (3) in that there is always a system call behind [section 2].

不一定。第 2 部分是针对用户 space 应用程序的 Linux 特定 API。 Linus Torvalds 坚持认为用户 space 应用程序绝不能因为 Linux 内核 API 更改而中断。 glibc 或其他库正常实现功能，以保持稳定的用户-space API 并委托给内核。

Linux 系统调用与 C 库函数

Linux system calls vs C lib functions

c

linux

system-calls